綠氫有三種屬性，使得其能成長為與光伏、風電、鋰電同等體量的新能源大行業(yè)。綠氫的三種屬性分別為：零碳（動力）燃料、新能源消納/儲能載體、工業(yè)原料。任何一個屬性的缺失都會使氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展跛足，因此我們要綜合看待綠氫的屬性才能理解發(fā)展綠氫的重要性和必要性。

 

從“燃料”層面來對比，鋰電的“高端”汽車應用受益于我國強大的電網(wǎng)基礎建設，作為動力源在交通領域擁有著目前氫無法比擬的成本和技術成熟度優(yōu)勢，即使在乘用車用電、商用車用氫這種大的框架下，鋰電在諸多場景當中仍擁有極強的領先優(yōu)勢。鋰電的汽車應用又帶動了產(chǎn)業(yè)鏈配套完整和規(guī)模化降本，加之天然的高充放效率，使得鋰電順理成章的進入了儲能領域，并且在1-4小時儲能方面有著領先優(yōu)勢。

 

相較之下，目前氫作為汽車燃料和儲能還只能在極少數(shù)場景可以施展。當我們對氫進行比較的時候，我們應該更多將目光轉(zhuǎn)向石油、煤和天然氣，我們往往忽視了這些物質(zhì)其實是非常大宗的工業(yè)原料。當前工業(yè)領域?qū)τ跉淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動力要遠遠大于交通領域。因此在不斷關注氫燃料電池降本，技術成熟度提升的同時，我們還應該把目光更多的看向綠氫的工業(yè)應用。

 

綠氫在工業(yè)進行大規(guī)模應用得益于氫的新能源消納以及工業(yè)原料的屬性。氫是我國煤化工、石油化工必須的原料，2022年中國氫氣產(chǎn)量為3781萬噸，幾乎全部用于工業(yè)領域，例如合成氨、甲醇、石油煉化等。新疆、內(nèi)蒙古是我國煤化工最發(fā)達的地區(qū)。而我國的三北地區(qū)更是可再生風光資源最豐富的地方。煤化工產(chǎn)業(yè)和可再生能源富集區(qū)域高度重疊使得綠氫在化工領域的就地消納應用擺脫了燃料電池行業(yè)氫源和應用端地理上割裂的狀態(tài)，解決了長距離運輸在成本和技術當前難以有效攻克的問題。

 

 

2022年我國風電、太陽能裝機量達到7.6億千瓦，風電、太陽能發(fā)電量達到 1.2 萬億千瓦時。而我國目前的棄風棄光絕對量依然巨大，根據(jù)測算，我國2022 年棄風電量達到 250.6億千瓦時，棄光電量達到 74億千瓦時，風電和光伏的平均利用率始終維持在 96.8%和 98%左右。

 

 

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棄風棄電的現(xiàn)象在以內(nèi)蒙古地區(qū)為主的風光資源發(fā)達地區(qū)更為明顯，2022 年內(nèi)蒙古地區(qū)的風電發(fā)電量在 1020 億千瓦時，占全國風電發(fā)電量13%，而蒙東和蒙西的風電利用率更是低至 90.0% 和 92.9%。大規(guī)模的棄風棄光的背后有電源、電網(wǎng)和負荷三個因素影響：電源端：風電光伏裝機集中于三北地區(qū)，當?shù)仉娫唇Y(jié)構(gòu)以煤電為主，煤電機組以熱定電模式運行，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足。電網(wǎng)端：風光大基地遠離負荷中心，外送通道建設于風光發(fā)電規(guī)模而言相對滯后，現(xiàn)有通道對風光跨區(qū)消納實際作用有限。負荷端：風電隨機性很難匹配發(fā)用平衡，電力需求側(cè)管理成效不明顯。解決棄風棄光的途徑就是在建設風光電站的同時配套下游消納，減少難以消納的風光裝機量帶給電網(wǎng)的負擔以及減少波動可再生能源對于電網(wǎng)的沖擊。

 

綠氫是由可再生能源電力通過電解水的方式獲得，是消納風光電的最佳途徑之一。以內(nèi)蒙古 2022 年的 90 億千瓦時棄電量計算，如果按每標方氫氣耗 5 度電，那么內(nèi)蒙古 2022 年的棄電可生產(chǎn) 16.2 萬噸氫氣，理論折算可生產(chǎn) 91.5 萬噸合成氨。因此內(nèi)蒙古在 2022 年頒布的《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳關于推動全區(qū)風電光伏新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》提到：優(yōu)先支持全額自發(fā)自用和不占用電網(wǎng)調(diào)峰空間的市場化并網(wǎng)消納項目，有序組織保障性并網(wǎng)消納項目。其中有六種項目優(yōu)先支持市場化并網(wǎng)消納，而風光制氫一體化示范項目 位列其中。

 

“風光制氫一體化示范項目。推動氫能與新能源耦合發(fā)展，促進氫能與交通、化工、冶金等行業(yè)有機融合，以重點行業(yè)應用和關鍵技術研發(fā)為突破口，在發(fā)展基礎和應用場景相對較好的地區(qū)開展風光制氫一體化示范應用。風光制氫一體化示范配建的風電、光伏發(fā)電項目所發(fā)電量原則上自發(fā)自用，確需電網(wǎng)支持的，上網(wǎng)電量不高于新能源所發(fā)電量的20%，占用盟市保障性消納空間。”

 

 

根據(jù) IEA，2021年全球氫能需求超 9400 萬噸；整體來看，2021年全球氫能主要應用在工業(yè)領域，煉油/合成氨/甲醇/鋼鐵用氫占比分別為42.2%、35.8%、15.5%和 5.5%，其他領域用氫占比僅為 1%。2022年中國氫氣產(chǎn)量為3781萬噸，主要由煤炭和天然氣制取。2020年我國制取出的氫氣主要應用在合成氨/甲醇/煉油及其他工業(yè)領域，其占比分別為37%、19%、10%和19%。根據(jù)公開資料，當前通過煤炭制取一公斤氫氣會排放19公斤二氧化碳，天然氣制氫排放9.5 公斤二氧化碳。通過上部分數(shù)據(jù)推算，如果不加以碳捕捉，2022 年我國僅用于生產(chǎn)氫產(chǎn)生的二氧化碳排放即達到5 億噸以上。

 

 

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我國首批風光制氫一體項目：三峽集團內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準格爾旗納日松光伏制氫產(chǎn)業(yè)示范項目和中國石化新疆庫車綠氫示范項目于6月29日和30日先后投產(chǎn)，這兩個項目年制氫能力均在萬噸以上，分別配套15套1000Nm³/h的堿水制氫裝備和52臺套1000NNm³/h堿性電解槽。這兩個綠氫化工項目對于我國風光制氫的模式探索提供了寶貴的先行經(jīng)驗和參考意義。

 

 

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2023 年，國內(nèi)已經(jīng)有數(shù)十個風光制氫一體化項目在推進，根據(jù)網(wǎng)上公開信息，已經(jīng)有 17 個項目獲得公示，其中包括“億利潔能與國家電投聯(lián)合開發(fā)綠電-綠氫-綠氨項目“、”三一重能烏拉特中旗風光氫儲氨一體化示范項目“、”興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項目“等。這些示范項目將為我國綠電制氫中的技術鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、利益鏈的打通和理順作出巨大的推進作用，并為進一步的市場化推廣積累豐富的經(jīng)驗。